2020学年高中物理（课堂同步系列二）每日一题 磁电式电流表（含解析）新人教版选修3-1 6页

磁电式电流表 ‎ 高考频度：★☆☆☆☆‎ 难易程度：★★☆☆☆‎ 关于磁电式电流表的说法，以下选项中正确的是 ‎①指针稳定后，线圈受到螺旋弹簧的力矩与线圈受到的磁力矩方向是相反的 ‎②通电线圈中的电流越大，电流表指针偏转的角度也越大 ‎③在线圈转动的范围内，各处的磁场都是匀强磁场 ‎④在线圈转动的范围内，线圈所受磁力大小与电流大小有关，而与所处位置无关。‎ A．①② B．③④‎ C．①②④ D．①②③④‎ ‎【参考答案】C ‎【试题解析】①根据力矩平衡条件可知，稳定后，线圈受到螺旋弹簧的力矩与线圈受到的磁力矩方向是相反的，故①正确；②根据磁电式电流表的结构可知，蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀辐射分布的，不管线圈转到什么角度，它的平面都跟磁感线平行，均匀辐射分布的磁场特点是大小相等。根据安培力的大小F=BIL，即可知：线圈中的电流越大，电流表指针偏转的角度也越大，故②正确，③错误；④磁场呈幅状，故电流与磁场始终相互垂直，结合F=BIL，即可知，线圈所受磁力大小与电流大小有关，而与所处位置无关，故④正确。故选C。‎ ‎【名师点睛】解决本题要注意磁场分布的特点，运用公式F=BIL，注意辐向磁场与匀强磁场的区别即可。‎ ‎【知识补给】‎ 磁电式电流表的工作原理 电流表由于蹄形磁铁和铁芯间的磁场是辐向均匀分布的，因此不管通电线圈转到什么角度，它的平面都跟磁感线平行。因此，磁力矩与线圈中电流成正比（与线圈位置无关）。当通电线圈转动时，螺旋弹簧 将被扭动，产生一个阻碍线圈转动的阻力矩，其大小与线圈转动的角度成正比，当磁力矩与螺旋弹簧中的阻力矩相等时，线圈停止转动，此时指针偏向的角度与电流成正比，故电流表的刻度是均匀的。当线圈中的电流方向改变时，安培力的方向随着改变，指针的偏转方向也随着改变，所以，根据指针的偏转方向，可以知道被测电流的方向。（注：力矩=力×力臂，力臂为力到作用点的距离）‎ ‎（2020·天津市武清区等五区县高二期中）下列装置中应用电磁感应原理工作的是 A．干电池 B．变压器 C．磁电式电流表 D．电磁铁 如图所示是磁电式电流表的结构示意图，关于磁电式仪表，以下说法正确的是 A．使通电线圈转动的动力矩是安培力的力矩 B．线圈和指针偏转的角度越大，说明安培力产生的力矩越大 C．线圈停止转动时，两个螺旋弹簧产生的阻力矩与安培力矩相平衡 D．根据指针偏转角度的大小，不能知道被测电流的强弱 磁电式电流表的蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地辐射分布的，目的是 A．使磁场成圆柱形，以便框转动 B．使线圈平面在水平位置与磁感线平行 C．使线圈平面始终与磁感线平行 D．为了使磁场分布规则 ‎（2020·湖北武汉市高三调研）磁电式电流表的构造如图(a)所示，在踹形磁铁的两极间有一个可以绕轴转动的线圈，转轴上装有螺旋弹簧和指针。蹄形磁铁和铁芯间的磁场均匀辐向分布，如图(b)所示。当电流通过线圈时，线圈在安培力的作用下转动，螺旋弹赞被扭动，线图停止转动时满足NBIS=kθ，式中N为线圈的匝数，S为线圈的面积，I为通过线圈的电流，B为磁感应强度，θ为线圈(指针)偏角，k是与螺旋弹簧有关的常量。不考虑电磁感应现象，由题中 的信息可知 A． 该电流表的刻度是均匀的 B． 线圈转动过程中受到的安培力的大小不变 C． 若线圈中通以如图(b)所示的电流时，线圈将沿逆时针方向转动 D． 更换k值更大的螺旋弹簧，可以增大电流表的灵敏度(灵敏度即)‎ 实验室常用到磁电式电流表。其结构可简化为如图所示的模型，最基本的组成部分是磁铁和放在磁铁两极之间的线圈，为线圈的转轴。忽略线圈转动中的摩擦。当静止的线圈中突然通有如图所示方向的电流时，顺着的方向看，‎ A．线圈保持静止状态 B．线圈开始沿顺时针方向转动 C．线圈开始沿逆时针方向转动 D．线圈既可能顺时针方向转动，也可能逆时针方向转动 ‎（2020·河南豫北名校联盟高三精英对抗赛）2020年暑期用电高峰，某供电公司反窃电稽查人员将钳形电流表卡在电表的火线上，对窃电的可疑客户进行排查，钳形电流表是一种测量电流的仪表，其结构和外形如图所示，其工作部分主要由一只电磁式电流表和电流互感器组成．互感器由被测导线、铁芯和二次绕组构成，被测导线视为一匝线圈.图中各序号对应的部分为：1-电流表，2-电流互感器，3-铁芯，4-手柄，5-二次绕组，6-被测导线，7-量程开关．所测电流为正弦式交流电，则 A．若二次绕组的匝数为n，电流表示数为‎10 A，则被测电流最大值为l0nA B．若二次绕组的匝数为n，所测导线中的电流的频率为f，则二次绕组中的电流频率为nf C．若钳形电流表的铁芯中磁感线如图中虚线所示，则所测导线中的电流正在增大 D．若钳形电流表的铁芯中磁感线如图中虚线所示，则感应电流从电流表左端流入电流表 ‎【参考答案】‎ 大。当弹簧产生的阻力矩与安培力产生的动力矩平衡时，线圈停止转动，指针稳定在某一位置，电流越大，线圈受到的安培力越大，安培力的力矩越大，线圈转动的角度越大，故可以根据指针偏转角度的大小，知道被测电流的强弱，ABC正确，D错误。‎ C 磁电式电流表的蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地辐射分布的，目的是使线圈平面始终与磁感线平行。故C正确。‎ AB 磁场是均匀地辐向分布，线圈转动过程中各个位置的磁感应强度的大小不变，螺旋弹簧的弹力与转动角度成正比，故该电流表的刻度是均匀的，故A正确；磁场是均匀地辐向分布，线圈转动过程中各个位置的磁感应强度的大小不变，线圈转动过程中各个位置的磁场的磁感应强度大小不变，故受到的安培力的大小不变，故B正确；若线圈中通以如图（b）所示的电流时，根据左手定则，左侧受安培力向上，右侧受安培力向下，故时顺时针转动，故C错误；更换k值更大的螺旋弹簧，同样的电流变化导致同样的安培力变大，但转动角度变化减小了，故灵敏度减小了，故D错误。‎ ‎【名师点睛】本题考查磁电式仪表的基本原理，在学过的测量工具或设备中，每个工具或设备都有自己的制成原理；对不同测量工具的制成原理，是一个热点题型，需要重点掌握。‎ B 当线圈中通有电流后，由于磁铁间的磁场从右到左，所以线圈的两个边受安培力，会使线圈转动，故A错误；根据左手定则可以判定，线圈此时开始沿顺时针方向转动，B正确，CD错误。‎ ‎【名师点睛】判断安培力的方向一定要找到磁场的方向和电流的反向，用左手定则判定。‎